嵌入式系统实验报告

 

嵌入式系统设计实验报告

班    级:

学    号:

姓    名:

成    绩:

指导教师:

1. 实验一

1.1   实验名称

博创UP-3000实验台基本结构及使用方法

1.2   实验目的

1.学习嵌入式系统开发流程。

2.熟悉UP-net3000实验平台的核心硬件电路和外设。

3.增加对各个外设的了解,为今后各个接口实验打下基础。

1.3   实验环境

博创UP-NETARM3000 嵌入式开发平台

1.4  实验内容及要求

(1)嵌入式系统开发流程概述

(2)熟悉UP-net3000实验平台的核心硬件电路和外设

(3)ARM  JTAG的安装与使用

(4)通过操作系统自带的通讯软件超级终端,检验各个外设的工作状态

(5)通过本次课程对各个外设的了解,为今后各个接口实验打下基础

1.5  实验设计与实验步骤

1.硬件安装

2.软件安装

(1)超级终端:

运行Windows 系统下的超级终端(HyperTerminal)应用程序,新建一个通信终端;在接下来的对话框中选择 ARM开发平台实际连接的PC机串口;完成新建超级终端的设置以后,可以选择超级终端文件菜单中的保存,将当前设置保存为一个特定超级终端到桌面上,以备后用。

(2)JTAG 驱动程序的安装:

执行armJtag目录下armJtagSetup.exe程序,选择安装目录,安装 JTAG 软件。

1.6  实验过程与分析

(1)了解嵌入式系统开发流程

(2)对硬件的安装

(3)对软件的安装

1.7  实验结果总结

通过本次实验对嵌入式系统开发流程进行了了解,并且对硬件环境和软件环境进行了安装配置,通过本次实验对以后的接口实验打了基础。

1.8  心得体会

通过本次实验对嵌入式实验有了初步的了解,对基本开发流程也有了初步的了解。

2. 实验二

2.1   实验名称

ADS1.2软件开发环境使用方法

2.2   实验目的

熟悉ADS1.2开发环境,学会 ARM仿真器的使用。使用 ADS 编译、下载、调试并跟踪一段已有的程序,了解嵌入式开发的基本思想和过程。

2.3   实验环境

(1)ADS1.2开发环境

(2)博创UP-NETARM3000 嵌入式开发平台

(3)PC

(4)串口线

2.4  实验内容及要求

本次实验使用ADS 集成开发环境,新建一个简单的工程文件,并编译这个工程文件。学习ARM仿真器的使用和开发环境的设置。下载已经编译好的文件到嵌入式控制器中运行。学会在程序中设置断点,观察系统内存和变量,为调试应用程序打下基础。

2.5  实验设计与实验步骤

(1)运行ADS1.2开发环境

(2)新建工程文件

(3)编译工程文件

(4)下载编译好的文件到嵌入式控制器中运行

2.6  实验过程与分析

(1)实现Hello World!

最终在输出了Hello World

(2)编程实现ARM 和计算机之间的串行通讯

实现了串口通信,用ARM监视串口,接收到的字符串由ARM通过串口发送给超级终端,最终在超级终端上显示了按下的键。学习了串行通讯原理,了解串行通讯控制器,阅读ARM 芯片文档,掌握ARM 的UART相关寄存器的功能,熟悉ARM 系统硬件的UART 相关接口。

2.7  实验结果总结

对ADS 1.2开发环境使用和AXD Debugger使用方法有了初步的了解,基本成功运行了编译好的工程文件。

2.8  心得体会

学习了ADS1.2开发环境的使用方法和调试方法。使用 ADS 编译、下载、调试并跟踪一段已有的程序,了解了嵌入式开发的基本思想和过程。

3. 实验三

3.1   实验名称

键盘控制方法及LED驱动设计

3.2   实验目的

熟悉ZLG7289芯片的内部结构,掌握用ZLG7289驱动键盘和LED的方法,掌握ARM汇编语言和C语言的编程方法编写出一段程序,要求能在LED上显示出小键盘上按下的4位数字。

3.3   实验环境

(1)ADS1.2开发环境

(2)博创UP-NETARM3000 嵌入式开发平台

(3)PC

(4)串口线

3.4  实验内容及要求

通过ZLG7289芯片驱动17键的键盘和8个共阴极LED,将按键值在LED 上显示出来。

3.5  实验设计与实验步骤

(1)新建工程,将“Exp3键盘及LED 驱动实验”中的文件添加到工程。

(2)定义ZLG7289 寄存器

(3)编写ZLG7289 驱动函数

(4)定义键盘映射表

(5)定义键值读取函数

(6)编写主函数

3.6  实验过程与分析

(1)定义ZLG7289寄存器

#define ZLG7289_CS

#define ZLG7289_KEY

#define ZLG7289_ENABLE() do{ZLG7289SIOBand=rSBRDR;ZLG7289SIOCtrl=rSIOCON;

rSIOCON=0x31;rSBRDR=0xff;rPDATB&=(~ZLG7289_CS);}while(0)

#define ZLG7289_DISABLE() do{rPDATB|=ZLG7289_CS;rSBRDR=ZLG7289SIOBand;

rSIOCON=ZLG7289SIOCtrl;}while(0)

(2)主函数中需要在开始初始化zlg7289。编写驱动和键值映射之后,在一个循环里面从键盘中读取按键的号码,根据键值映射读出按键的值。然后在主函数中,将读出的按键值在数码管上显示出来。

(3)Main函数的主要功能部分,GetKey()函数得到按键值是调用zlg7289获取键盘事件和核心。

3.7  实验结果总结

通过实验最终LED灯上能显示数字,即实现了通过键值控制LED灯

3.8  心得体会

通过本次实验对ZLG7289芯片的内部结构有了更进一步的了解,对ZLG7289驱动键盘和LED的方法也更进一步的进行了学习。

4. 实验四

4.1   实验名称

电机转动控制及中断实验

4.2   实验目的

(1)熟悉ARM本身自带的六路即三对PWM,掌握相应寄存器的配置

(2)编程实现 ARM系统的PWM 输出和I/O 输出,前者用于控制直流电机,后者用于控制步进电机。

(3)了解直流电机和步进电机的工作原理,学会用软件的方法实现步进电机的脉冲分配,即用软件的方法代替硬件的脉冲分配器。

(4)掌握带有PWM 和I/O 的CPU 编程实现其相应功能的主要方法。

4.3   实验环境

(1)ADS1.2开发环境

(2)博创UP-NETARM3000 嵌入式开发平台

(3)PC

(4)串口线

4.4  实验内容及要求

学习步进电机和直流电机的工作原理,了解实现两个电机转动对于系统的软件和硬件要求。学习ARM知识,掌握PWM 的生成方法,同时也要掌握I/O 的控制方法。

(1)编程实现ARM芯片的一对PWM 输出用于控制直流电机的转动,通过A/D 旋钮控制其正反转及转速

(2)编程实现ARM的四路I/O 通道实现环形脉冲分配用于控制步进电机的转动,通过A/D 旋钮转角控制步进电机的转角。

(3)通过超级终端来控制直流电机与步进电机的切换。

4.5  实验设计与实验步骤

(1)新建工程,将“电机转动控制实验”中的文件添加到工程

(2)编写直流电机初始化数(MotorCtrl.c)

(3)控制直流电机与步进电机

4.6  实验过程与分析

(1)通过把从串口中得到控制信息的代码修改成从zlg7289芯片中读取小键盘信息,从而利用试验台的小键盘来控制步进电机和直流电机的切换

(2)A/D转换可以把电信号转换成数字信号来控制电机的转速。

for(;;)

        {

    loop:  

            //if((rUTRSTAT0 & 0x1)) //有输入,则返回

            if(rPDATG&ZLG7289_KEY)//17键小键盘控制电机

            {

                *Revdata=RdURXH0();

                goto begin;

            }

            Delay(10);

            ADData=GetADresult(0);

            if(abs(lastADData-ADData)<20)

               goto loop;

            Delay(10);

            count=-(ADData-lastADData)*3;

            //(ADData-lastADData)*270/1024为ad旋钮转过的角度,360/512为步距角,

            //由于接了1/8减速器,两者之商再乘以8为步进电机相应转过的角度

            if(count>=0)

            {//转角大于零

                for(j=0;j<count/8;j++)

                {

                    for(i=0;i<=7;i++)

                    {

                        SETEXIOBITMASK(stepdata[i], 0xf0);

                        Delay(200);

                    }

                }

            }

            else

            {//转角小于零

                count=-count;

                for(j=0;j<count/8;j++)

                {

                    for(i=7;i>=0;i--)

                    {

                        SETEXIOBITMASK(stepdata[i], 0xf0);

                        Delay(200);

                    }

                }

            }

            lastADData=ADData;

        }

    }

(3)S3C44B0X 具有6 个16bit定时器,每个定时器可以基于中断模式或 DMA模式运行。在定时中断服务程序中写需要定时处理的程序,每隔一段时间就会运行一次。

4.7  实验结果总结

利用A/D转换器实现了对直流电机和步进电机的控制,利用实验设备上自带的小键盘实现了A/D转换器对两个电机控制的切换。

4.8  心得体会

通过本次实验,熟悉了ARM自带的六路(三对)PWM,并对直流电机和步进电机的工作原理有了进一步的了解。

5. 实验五

5.1   实验名称

LCD驱动及触摸屏实验

5.2   实验目的

掌握LCD显示原理及显示驱动的嵌入式系统编程实现方法;学习基于ARM的LCD 显示驱动控制方法,通过对ARM 内置的LCD 控制器进行编程实现驱动LCD显示屏;学习触摸屏基本原理,理解触摸屏的输出标定以及与LCD 显示器配合的过程,编程对触摸屏进行控制。

5.3   实验环境

(1)ADS1.2开发环境

(2)博创UP-NETARM3000 嵌入式开发平台

(3)PC

(4)串口线

5.4  实验内容及要求

(1)学习LCD显示器的基本原理,理解其驱动控制方法

(2)编程对触摸屏进行控制,实现:

1.点击触摸屏上两点后,两点之间画出一条直线。

2.点击触摸屏并在其上移动,显示移动轨迹

(3)编程实现总线方式驱动模块的LCD和ARM内置的LCD控制器来驱动LCD

5.5  实验设计与实验步骤

(1)新建工程

(2)定义有关常量与宏

#define LCDWIDTH   320

#define LCDHEIGHT    240

U32* pLCDBuffer16=(U32*)0xc000000;// 一级缓存指针

U32 LCDBuffer[LCDHEIGHT][LCDWIDTH];//二级缓存

(3)编写LCD 初始化函数

(4)编写LCD 刷新函数

(5)编写主函数

5.6  实验过程与分析

(1)通过不断刷新的方式获得LCD液晶屏幕的动画。即刷新函数将二级缓存LCDBuffer 的数据由32 位彩色图形信息转换成8 位256 色的图形信息,然后放到pLCDBuffer16指向的一级缓存。

(2)触摸屏的先得到触屏输出的电信号的值,然后转换为实际的屏幕坐标,再根据动作来决定如何处理缓存信息,刷新LCD。

LCD二级缓存矩阵:

for (i=0;i<9;i++)

     {  switch (i)

        {  case 0: jcolor=0x00000000;  //  黑色

                   break;

           case 1: jcolor=0x000000e0;  //  红色

                   break;

           case 2: jcolor=0x0000d0e0;  //  橙色

                   break;

           case 3: jcolor=0x0000e0e0;  //  黄

                   break;

           case 4: jcolor=0x0000e000;  //  绿色

                   break;

           case 5: jcolor=0x00e0e000;  //  青色

                   break;

           case 6: jcolor=0x00e00000;  //  蓝色

                   break;

           case 7: jcolor=0x00e000e0;  //  紫色

                   break;

           case 8: jcolor=0x00e0e0e0;  //  白色

                   break;  

         }      

      for (k=0;k<240;k++)

        for (j=i*32;j<i*32+32;j++)

          LCDBuffer[k][j]=jcolor;

      }

  jcolor=0x000000ff;

  for (i=0;i<240;i++)

      {if (i==80||i==160)

         jcolor<<=8;

       for (j=288;j<320;j++) 

          LCDBuffer[i][j]=jcolor;

       }

5.7  实验结果总结

本次实验由于坐标设定的问题并没有成功实现触摸痕迹的显示,但在测试过程中,在触摸屏上点击或移动时会在超级终端上有显示。

5.8  心得体会

虽然本次实验不太成功实现,但对LCD屏幕和触摸屏的工作原理有了进一步的了解,更好的掌握了LCD显示原理及显示驱动的嵌入式系统编程实现方法。

6. 实验六

6.1   实验名称

ucos-II裁剪实验

6.2   实验目的

掌握μcos-II裁剪的基本原理与嵌入式编程实现方法;学习如何根据具体情况对μcos-II操作系统进行裁剪,从而得到即满足需要,又非常紧凑的应用软件系统。

6.3   实验环境

(1)ADS1.2开发环境

(2)博创UP-NETARM3000 嵌入式开发平台

(3)PC

(4)串口线

6.4  实验内容及要求

(1)通过对μcos-II配置文件(OS_CFG.H)中相关的配置常量进行设置,实现对μcos-II的裁剪

(2)给出裁剪的详细过程与裁剪结果说明,并生成裁剪后的操作系统文件。

6.5  实验设计与实验步骤

(1)新建工程,将ucosII移植的文件添加到工程中。

(2)编辑os_cfg.h头文件。

(3)将裁减后的系统所需用到的功能宏定义配置常量置为1,实现系统的裁减。

(4)编译生成新的ucosII系统。

6.6  实验过程与分析

(1)配置功能常量,将裁剪后的系统需要用到的功能配置常量设为1

(2)裁减信号量数据

(3)配置数据结构

OS_MAX_TASKS,若程序中用到了三个任务,则该值的最小值为3

OS_LOWEST_PRIO设置程序中最低任务的优先级

OS_TASK_IDLE_STK_SIZE设置UC/OS操作系统中空闲任务堆栈的容量

OS_TASK_STAT_STK_SIZE设定统计任务的任务堆栈容量

6.7  实验结果总结

通过本次实验,裁减了系统,修改了某些数据结构相关的常量,节省了内存空间

6.8  心得体会

通过本次实验主要学习到了如何根据具体情况对μcos-II操作系统进行裁剪,从而得到即满足需要,又非常紧凑的应用软件系统。

7. 实验七

7.1   实验名称

 ucos-II移植实验

7.2   实验目的

了解µC/OS-II 内核的主要结构,掌握ARM的C语言和汇编语言的编程方法;了解ARM7处理器结构;掌握将µC/OS-II 内核移植到ARM 7 处理器上的基本原理与嵌入式编程实现方法

7.3   实验环境

(1)ADS1.2开发环境

(2)博创UP-NETARM3000 嵌入式开发平台

(3)PC

(4)串口线

7.4  实验内容及要求

(1)将µC/OS-II 内核移植到ARM7 微处理器S3C44B0上。

(2)编写两个简单任务,在超级终端上观察两个任务的切换。

7.5  实验设计与实验步骤

(1)新建工程

(2)该实验的文件分为两类,其一是 STARTUP目录下的系统初始化、配置等文件,其二是uCOS-II 的全部源码,arch 目录下的3 个文件是和处理器架构相关的3.定义驱动函数(tchscr.c)

(3)设置os_cpu.h 中与处理器和编译器相关的代码

(4)用C 语言编写6 个操作系统相关的函数

(5)用汇编语言编写4 个与处理器相关的函数

(6)编写一个简单的多任务程序来测试一下移植是否成功

(7)编译并下载移植后的uCOS-II

7.6  实验过程与分析

(1)首先需要对相关寄存器做详细的设定

(2)用汇编语言编写与处理器相关的函数

(3)用分时的方法同时运行两个任务

OS_STK TaskName_Stack[STACKSIZE]={0, };   //任务堆栈

void TaskName(void *Id);     //任务函数

#define TaskName_Prio     N          //任务优先级

在main()函数中调用OSStart() 函数之前用下列语句创建任务:

OSTaskCreate(TaskName,(void*)0,(OS_STK*)&TaskName_Stack[STACKSIZE-1], 

TaskName_Prio);

OSTaskCreate()函数的原型是: 

INT8U  OSTaskCreate (void (*task)(void *pd), void *p_arg, OS_STK *ptos,

INT8U prio);

(4)编写任务函数

 

7.7  实验结果总结

通过实验达到了ucosII系统移植的目的,并编写了一个简单的多任务程序,分时运行。

7.8  心得体会

通过本次实验了解了µC/OS-II 内核的主要结构,掌握了ARM的C语言和汇编语言的编程方法。

8. 实验八

8.1   实验名称

各接口模块相互衔接综合实验

8.2   实验目的

(1)回顾串口、键盘、LED接口、A/D、电机转动、定时器中断、LCD接口及触摸屏驱动控制等接口模块驱动设计及开发方法

(2)综合应用以上全部或者部分模块,实现一个嵌入式综合应用系统,要求至少用到8个模块中的5个

8.3   实验环境

(1)ADS1.2开发环境

(2)博创UP-NETARM3000 嵌入式开发平台

(3)PC

(4)串口线

8.4  实验内容及要求

(1)综合应用串口、键盘、LED接口、A/D、电机转动、定时器中断、LCD接口及触摸屏驱动控制等全部或者部分模块

(2)实现一个嵌入式综合应用系统,要求至少用到8个模块中的5个,尽量使综合应用系统具备合理的功能。

8.5  实验设计与实验步骤

(1)运行ADS1.2开发环境

(2)新建工程文件

(3)将综合实验中用到的文件放到这个工程文件中

(4)下载编译好的文件到嵌入式控制器中运行

8.6  实验过程与分析

(1)本次实验设计主要是通过中断来实现,设定了flag=1,2,3,4,5,6六个标志位,对应不同的键值来实现功能的切换

(2)通过num/lock键来控制直流电机

(3)通过“/”键来控制步进电机

(4)通过“*”键来控制屏输出“hello world”

(5)通过“+”键来实现LED灯的计时

(6)通过“DEL”键来实现清屏和LED灯的清除

(7)通过“enter”键来进入到键值控制LED显示的功能

8.7  实验结果总结

实验最终能实现5个功能的切换,但不足的是未涉及到触摸屏的设计,并且最后的键值控制LED灯不能实现正常的中断跳转。

8.8  心得体会

通过本次综合性的实验来综合之前做的串口、键盘、LED接口、A/D、电机转动、定时器中断、LCD接口及触摸屏驱动控制实验,回顾了之前的知识,对整体的运用有了进一步的了解,但是实验结果仍有很多的不足,需要改进。

9. 实验总结与心得体会

通过之前的串口、键盘、LED接口、A/D、电机转动、定时器中断、LCD接口及触摸屏驱动控制实验这7个小模块的实验,对嵌入式系统的开发流程有了基本的了解,熟悉了博创UP-NETARM3000实验台和ADS1.2软件的实验环境,同时也掌握了各模块功能实现功能的基本原理。在最后的综合性实验中,通过对以上知识的掌握和理解,进一步的对以上知识进行了加深和巩固,虽然有几次实验实现的实验结果并不是很成功,但还是达到了学习和理解的效果。

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